(57)【要約】  Ｍｏ焼結体から成るマグネトロン用エンドハットにおいて、Ｍｏ焼結体の表面から１００μｍまでの表面領域の炭素含有量が３０ｐｐｍ以下であり、上記Ｍｏ焼結体の厚さ方向の中心点から±１００μｍ以内の中心領域の炭素含有量が５０〜３００ｐｐｍであることを特徴とする。表面領域の炭素量を低減することにより、長期信頼性を向上させることができる。また、長期信頼性が高いマグネトロン用エンドハットを歩留り良く製造できる。
2012008580.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｍｏ焼結体から成るマグネトロン用エンドハットにおいて、Ｍｏ焼結体の表面から１００μｍまでの表面領域の炭素含有量が３０ｐｐｍ以下であり、上記Ｍｏ焼結体の厚さ方向の中心点から±１００μｍ以内の中心領域の炭素含有量が５０〜３００ｐｐｍであることを特徴とするマグネトロン用エンドハット。
【請求項２】
前記Ｍｏ焼結体の密度が９．６〜１０．０ｇ／ｃｍ３であることを特徴とする請求項１記載のマグネトロン用エンドハット。
【請求項３】
前記Ｍｏ焼結体は、Ｍｏ含有量が９９．９質量％以上であり、かつ不純物元素として、Ａｌ含有量が０．００５質量％以下であり、Ｃａ含有量が０．００３質量％以下であり、Ｃｒ含有量が０．００５質量％以下であり、Ｃｕ含有量が０．００２質量％以下であり、Ｆｅ含有量が０．０３質量％以下であり、Ｍｇ含有量が０．００２質量％以下であり、Ｍｎ含有量が０．００２質量％以下であり、Ｎｉ含有量が０．００８質量％以下であり、Ｐｂ含有量が０．００２質量％以下であり、Ｓｉ含有量が０．００５質量％以下であり、Ｓｎ含有量が０．００２質量％以下であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のマグネトロン用エンドハット。
【請求項４】
Ｍｏ−Ｒｕろう材が設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のマグネトロン用エンドハット。
【請求項５】
前記Ｍｏ−Ｒｕ系ろう材は、不純物元素として、炭素含有量が０．０５質量％以下であり、Ｆｅ含有量が０．００９質量％以下であり、Ｎｉ含有量が０．００７質量％以下であることを特徴とする請求項４記載のマグネトロン用エンドハット。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のマグネトロン用エンドハットを用いたことを特徴とするマグネトロン。
【請求項７】
純度９９．９質量％以上であるＭｏ粉と樹脂バインダーとを用いてエンドハット形状のＭｏ成形体をプレス成形するプレス工程と、このＭｏ成形体を酸化還元雰囲気中で焼成して第一の焼成体を得る第一焼成工程と、この第一の焼成体を還元雰囲気中で焼成して第二の焼成体を得る第二の焼成工程とを具備することを特徴とするマグネトロン用エンドハットの製造方法。
【請求項８】
前記酸化還元雰囲気がウエット水素ガスであることを特徴とする請求項７記載のマグネトロン用エンドハットの製造方法。
【請求項９】
前記第一焼成工程は、ウエット水素ガス流量が０．２ｍ３／時間以上であり、最高到達温度が１０００〜１２００℃であり、この最高到達温度での保持時間が１〜４時間である条件下で実施されることを特徴とする請求項７または請求項８記載のマグネトロン用エンドハットの製造方法。
【請求項１０】
前記第一焼成工程は、温度６００℃から最高到達温度までを３〜７時間かけて昇温することを特徴とする請求項７ないし請求項９のいずれか１項に記載のマグネトロン用エンドハットの製造方法。
【請求項１１】
前記第二焼成工程は、水素ガス流量が０．２ｍ３／時間以上であり、最高到達温度が１６００〜１９００℃であり、最高到達温度での保持時間が３０分〜５時間である条件下で実施されることを特徴とする請求項７ないし請求項１０のいずれか１項に記載のマグネトロン用エンドハットの製造方法。
【請求項１２】
前記第二の焼成体にバレル研磨加工を施すことによりバレル研磨体を得ることを特徴とする請求項７ないし請求項１１のいずれか１項に記載のマグネトロン用エンドハットの製造方法。
【請求項１３】
前記バレル研磨体をプレス加工することを特徴とする請求項１２記載のマグネトロン用エンドハットの製造方法。
【請求項１４】
得られたマグネトロン用エンドハットは、Ｍｏ焼結体の表面から１００μｍまでの表面領域の炭素含有量を３０ｐｐｍ以下とする一方、Ｍｏ焼結体の厚さ方向の中心点から±１００μｍ以内の中心領域の炭素含有量を１００〜３００ｐｐｍとすることを特徴とする請求項７記載のマグネトロン用エンドハットの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マグネトロン用エンドハットおよびその製造方法並びに、それを用いたマグネトロンに係り、特に長寿命化を図ることができ、長期間に亘って高い信頼性を発揮することができるマグネトロン用エンドハットおよびその製造方法並びに、それを用いたマグネトロンに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子レンジ等に用いられるマグネトロンのカソード部としては、図１に示すように、熱電子を放出するコイル状フィラメント１と、このコイル状フィラメント１の上端および下端にそれぞれＭｏ−Ｒｕろう材２を介して接合されたＭｏからなる上部エンドハット３および下部エンドハット４と、上部エンドハット３に接続固定されたセンターリード５と、下部エンドハット４に接続されたサイドリード６とから主として構成されたものが従来から広く知られている。【０００３】
マグネトロンは、２極真空管の一種でマイクロ波を発生させるための電子管としてマグネトロンがマイクロ波通信装置や家庭電化製品に広く利用されている。このマグネトロンは円筒形状の陰極（カソード）とこれを取り囲む陽極（アノード）との間に数キロボルトの直流高電圧を印加し、マイクロ波を発生させるものである。現在では周波数が２４５０ＭＨｚ、出力５００〜１５００Ｗ程度のマイクロ波を使用して誘導加熱方式によって食品を加熱調理する電子レンジ部品として広く利用されている。【０００４】
従来のマグネトロン用エンドハットの製造方法としては、例えば特公平３−５１０４８号公報（特許文献１）に開示されているように、Ｍｏ粉末を焼結する方法が挙げられる。特許文献１では、Ｍｏ粉末を成形して中間焼結体を製造し、Ｍｏ−Ｒｕろう材の中間焼結体を乗せた後、本焼結を行う方法が開示されている。この方法によりＭｏ−Ｒｕろう材とＭｏ焼結体（エンドハット）の接合強度が向上する。【０００５】
しかしながら、マグネトロンに組み込んで使用したときに、長期信頼性が低下する（寿命が短い）という問題点が生じていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特公平３−５１０４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記信頼性が低下する原因を究明した結果、Ｍｏ焼結体（エンドハット）表面に存在する炭素が原因であることが判明した。炭素は、Ｍｏ成形体を作るときの樹脂バインダーが残存したものである。エンドハット表面に炭素が存在すると、真空管中で高電圧を印加したときエンドハット表面がスパッタされ易くなる。このスパッタ現象により、エンドハット表面が削れていき浸食され真空中に炭素が増加してしまう。この結果、マグネトロンの出力が低下し、マグネトロンとしての寿命が低下することが判明した。【０００８】
以上のような状況から、従来のマグネトロン用エンドハットには更なる寿命の改善が求められていた。【０００９】
本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたもので、エンドハットの信頼性が高く、かつ製造歩留りおよび製造効率が優れたエンドハットおよびその製造方法並びにマグネトロンを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明に係るマグネトロン用エンドハットは、Ｍｏ焼結体から成るマグネトロン用エンドハットにおいて、Ｍｏ焼結体の表面から１００μｍまでの表面領域の炭素含有量が３０ｐｐｍ以下であり、上記Ｍｏ焼結体の厚さ方向の中心点から±１００μｍ以内の中心領域の炭素含有量が５０〜３００ｐｐｍであることを特徴とする。【００１１】
また、上記マグネトロン用エンドハットにおいて、前記Ｍｏ焼結体の密度が９．６〜１０．０ｇ／ｃｍ３であることが好ましい。【００１２】
さらに、上記マグネトロン用エンドハットにおいて、前記Ｍｏ焼結体は、Ｍｏ含有量が９９．９質量％以上であり、かつ不純物元素として、Ａｌ含有量が０．００５質量％以下であり、Ｃａ含有量が０．００３質量％以下であり、Ｃｒ含有量が０．００５質量％以下であり、Ｃｕ含有量が０．００２質量％以下であり、Ｆｅ含有量が０．０３質量％以下であり、Ｍｇ含有量が０．００２質量％以下であり、Ｍｎ含有量が０．００２質量％以下であり、Ｎｉ含有量が０．００８質量％以下であり、Ｐｂ含有量が０．００２質量％以下であり、Ｓｉ含有量が０．００５質量％以下であり、Ｓｎ含有量が０．００２質量％以下であることが好ましい。【００１３】
また、上記マグネトロン用エンドハットには、Ｍｏ−Ｒｕろう材が設けられていることが好ましい。【００１４】
さらに、上記マグネトロン用エンドハットにおいて、前記Ｍｏ−Ｒｕ系ろう材は、不純物元素として、炭素含有量が０．０５質量％以下であり、Ｆｅ含有量が０．００９質量％以下であり、Ｎｉ含有量が０．００７質量％以下であることが好ましい。【００１５】
また、本発明に係るマグネトロンは、上記のマグネトロン用エンドハットを使用して形成されたことを特徴とする。【００１６】
本発明に係るマグネトロン用エンドハットの製造方法は、純度９９．９質量％以上であるＭｏ粉と樹脂バインダーとを用いてエンドハット形状のＭｏ成形体をプレス成形するプレス工程と、このＭｏ成形体を酸化還元雰囲気中で焼成して第一の焼成体を得る第一焼成工程と、この第一の焼成体を還元雰囲気中で焼成して第二の焼成体を得る第二の焼成工程とを具備することを特徴とする。【００１７】
また、上記マグネトロン用エンドハットの製造方法において、前記酸化還元雰囲気がウエット水素ガスであることが好ましい。さらに、前記第一焼成工程は、ウエット水素ガス流量が０．２ｍ３／時間以上であり、最高到達温度が１０００〜１２００℃であり、この最高到達温度での保持時間が１〜４時間である条件下で実施されることが好ましい。【００１８】
さらに上記マグネトロン用エンドハットの製造方法において、前記第一焼成工程は、温度６００℃から最高到達温度までを３〜７時間かけて昇温して実施することが好ましい。また、前記第二焼成工程は、水素ガス流量が０．２ｍ３／時間以上であり、最高到達温度が１６００〜１９００℃であり、最高到達温度での保持時間が３０分〜５時間である条件下で実施されることが好ましい。【００１９】
また上記マグネトロン用エンドハットの製造方法において、前記第二の焼成体にバレル研磨加工を施すことによりバレル研磨体を得ることが好ましい。さらに、前記バレル研磨体をプレス加工することが好ましい。【００２０】
さらに上記マグネトロン用エンドハットの製造方法において、得られたマグネトロン用エンドハットは、Ｍｏ焼結体の表面から１００μｍまでの表面領域の炭素含有量を３０ｐｐｍ以下とする一方、Ｍｏ焼結体の厚さ方向の中心点から±１００μｍ以内の中心領域の炭素含有量を５０〜３００ｐｐｍとすることが好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係るマグネトロン用エンドハットによれば、Ｍｏエンドハットの表面領域における残存炭素が少ないのでマグネトロンとして使用したときにスパッタされることが少ないので、マグネトロンの長寿命化が図られ、長期信頼性を得ることができる。【００２２】
また、本発明に係るエンドハットの製造方法によれば、本発明のエンドハットを歩留り良く効率的に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】マグネトロンのカソード部の構成例を示す断面図である。
【図２】マグネトロン用エンドハットの構成例を示す断面図である。
【図３】複数個の成形体を一度に焼成炉に投入した状態例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明に係るマグネトロン用エンドハットは、Ｍｏ焼結体からなるマグネトロン用エンドハットにおいて、Ｍｏ焼結体の表面から１００μｍまでの表面領域の炭素含有量が３０ｐｐｍ以下であり、Ｍｏ焼結体の厚さ方向の中心点から±１００μｍ以内の中心領域の炭素含有量が５０〜３００ｐｐｍであることを特徴とするものである。
【００２５】
図２にマグネトロン用エンドハットの一例を示す。図２において、２がろう材、３が上部エンドハット（エンドハット本体部）、７がセンターリード取付穴部、８がエンドハットとろう材との接合底面部、９がエンドハットとろう材との接合側面部である。なお、図２では上部エンドハットを例示したが、下部エンドハットにおいても基本的な構造は同じである。また、図２はろう材２を搭載した状態を図示したものである。
【００２６】
エンドハットの本体部３はＭｏ焼結体から構成されている。このＭｏ焼結体は、Ｍｏ粉末を成形し、この成形体を所定条件で焼結して、Ｍｏ焼結体としたものである。好ましい製造方法については後述する。
【００２７】
本発明に係るマグネトロン用エンドハットはＭｏ焼結体から成り、図２に示すように、表面Ｓから１００μｍまでの表面領域１１における炭素含有量が３０ｐｐｍ以下であり、Ｍｏ焼結体の厚さ方向の中心点１０から±１００μｍ以内の中心領域１２における炭素含有量が１００〜３００ｐｐｍであることを特徴とするものである。ここで「表面」とはエンドハット本体部の任意の表面Ｓを示す。「表面から１００μｍの表面領域」とは、任意の表面Ｓから深さ方向に１００μｍまで入った領域１１を示す。本発明では、この表面領域１１における炭素含有量が３０ｐｐｍ以下である。好ましくは、２０ｐｐｍ以下（０ｐｐｍ含む）である。
【００２８】
また、Ｍｏ焼結体（エンドハット本体部）の厚さ方向の中心点１０から±１００μｍ以内の中心領域１２における炭素含有量が５０〜３００ｐｐｍであるものである。ここで「中心領域」とは、図２のＭｏ焼結体の厚さＷに対して、Ｗの中心点（Ｗ／２）から±１００μｍの領域を示す。図２ではエンドハットの側壁部の中心領域を例示しているが、底辺部から中心領域の試料（サンプル）を採取してもよい。
【００２９】
また、炭素含有量の測定方法は、高周波燃焼−赤外線吸収法により実施する。表面領域１１では、表面Ｓから１００μｍまでを削り取って試料とする。中心領域の炭素含有量測定用試料は、（Ｗ／２）±１００μｍの領域を削り取った試料を用いて測定する。
【００３０】
本発明では、表面領域１１と中心領域１２とにおける炭素量を比較したとき、表面領域１１の炭素量が相対的に非常に少ないことが特徴である。Ｍｏ焼結体（エンドハット本体部）の表面領域に炭素が存在すると、Ｍｏ焼結体表面がスパッタされて侵食され易い。そのため、表面領域１１には炭素が存在しない方が好ましい。一方、Ｍｏ焼結体を製造するには、Ｍｏ粉末と樹脂バインダーとを混合して成形体を製造し、焼結する。このとき焼結すると樹脂バインダーが焼失するが、不純物として炭素が残存する。そのため、樹脂バインダーを使用せずに成形することも考えられるが、成形体の製造歩留りが大幅に低下する難点がある。しかしながら、現実には樹脂バインダーの使用が不可避であるために、Ｍｏ焼結体中には不純物炭素が残存し易い。
【００３１】
マグネトロンの使用環境は、一般に周波数が約２４５０ＭＨｚであり、出力が５００〜１５００Ｗ程度であるマイクロ波が主流である。この使用環境でマグネトロンを稼働させると、真空容器（図示しない）内のコイル状フィラメント１と陽極（図示しない）との間でコイル状フィラメント１から陽極に向かって電子が放出される。この放出された電子を使って大きなマイクロ波に変換していく。このため、真空容器内で放出された電子を効率よくマイクロ波に変換していくことが重要である。
【００３２】
そのためには真空容器内に不純物がなく電子の移動に影響がないようにする必要がある。Ｍｏ焼結体中の不純物の中で炭素は特にスパッタされ易い元素であり、真空管中の不純物となり易い。また、炭素がスパッタされることにより、Ｍｏも一緒にスパッタされ易くなってしまうことからエンドハットの耐久性が低下するのである。そのため、本発明では表面領域の炭素量を所定範囲に低減させたのである。
【００３３】
また、Ｍｏ焼結体の密度は９．６ｇ／ｃｍ３以上であることが好ましい。より好ましくは９．６〜１０．０ｇ／ｃｍ３である。Ｍｏ焼結体の密度が９．６ｇ／ｃｍ３未満である場合には、エンドハットの強度が不十分となるおそれがある。一方、Ｍｏの理論密度は１０．２２ｇ／ｃｍ３である（理化学辞典参照）。密度が理論密度に近くなると、Ｍｏ焼結体の強度は向上するが、密度が過度に高くなると、ろう材中のＲｕが拡散し難くなる。従って、Ｍｏ焼結体の密度は９．６ｇ／ｃｍ３以上が好適であり、さらには９．６〜１０．０ｇ／ｃｍ３の範囲が好ましく、さらに好ましくは９．６〜９．８ｇ／ｃｍ３の範囲である。なお、密度はアルキメデス法により測定するものとする。
【００３４】
また、Ｍｏ焼結体は、Ｍｏ（モリブデン）の割合が９９．９質量％以上であることが好ましい。すなわち、不純物元素は０．１質量％以下であることが好ましい。より好ましくは、不純物元素として、Ａｌ含有量が０．００５質量％以下であり、Ｃａ含有量が０．００３質量％以下であり、Ｃｒ含有量が０．００５質量％以下であり、Ｃｕ含有量が０．００２質量％以下であり、Ｆｅ含有量が０．０３質量％以下であり、Ｍｇ含有量が０．００２質量％以下であり、Ｍｎ含有量が０．００２質量％以下であり、Ｎｉ含有量が０．００８質量％以下であり、Ｐｂ含有量が０．００２質量％以下であり、Ｓｉ含有量が０．００５質量％以下であり、Ｓｎ含有量が０．００２質量％以下であることが好ましい。上記のような不純物元素が多いと、エンドハットの強度低下、マグネトロンの寿命低下、Ｍｏ−Ｒｕろう材との接合不良などの原因となる。
【００３５】
また図２に示すように、エンドハットの直径Ｌは１０ｍｍ以下、厚さＴは４ｍｍ以下のものであることが好ましい。
【００３６】
次に、Ｍｏ−Ｒｕ系ろう材について説明する。Ｍｏ−Ｒｕ系ろう材はＲｕ含有量が３５〜５０質量％であるろう材が好ましい。Ｒｕの含有量が３５質量％未満と過少な場合および５０質量％を超えた過多の場合には、共にろう材の融点が高くなってしまう。ＭｏとＲｕは共晶を形成することから、融点が１９６０℃と最も低くなるＲｕ４２．９質量％−Ｍｏ残部の組成近辺であるＲｕ４０〜４５質量％、Ｍｏ残部が、より好ましい範囲である。
【００３７】
ろう材の融点を下げる方法として、Ｎｉなどを４０質量％以下添加する方法も使用できる。また、Ｍｏ−Ｒｕ系ろう材は、不純物元素としての炭素含有量が０．０５質量％以下であり、Ｆｅ含有量が０．００９質量％以下であり、Ｎｉ含有量が０．００７質量％以下であることが好ましい。ろう材中に不純物が多く含有されると、真空容器中に飛散していく恐れがある。
【００３８】
また、本発明に係るマグネトロン用エンドハットでは、Ｍｏ焼結体から成るエンドハットとＭｏ−Ｒｕ系ろう材とが一体に接合されている構造としてもよい。図１に示したようにエンドハットは、上部エンドハットと下部エンドハットとを用いて構成され、マグネトロンのカソード部を構成する。上部エンドハットもしくは下部エンドハットのどちらか一方は、ろう材取り付け部を下側に向けなければならない。このとき、ろう材とエンドハットとの接合が弱いと、ろう材が剥離脱落してしまう。ろう材が剥離脱落すると、不良となることから製造歩留りが低下する。従って、エンドハットとろう材との接合を強固なものにしておくことは重要である。
【００３９】
また、Ｍｏ焼結体の表面に一体に接合されたＭｏ−Ｒｕろう材は、Ｍｏ焼結体中にＭｏ−Ｒｕろう材のＲｕが拡散していることが好ましい。Ｒｕが拡散している領域が接合界面から５μｍ以上に亘る領域であることが好ましい。
【００４０】
なお、接合界面とは、Ｍｏ焼結体（エンドハット）の表面のことである。Ｍｏ焼結体（エンドハット）とろう材とが接触する箇所は、まずエンドハットとろう材との接合底面部８が挙げられる。エンドハットとろう材との接合底面部８において、ろう材中のＲｕがエンドハット方向に拡散させることにより、ろう材の接合強度を向上させることができる。また、エンドハットとろう材との接合側面部９についても、同様にろう材中のＲｕの拡散がなされていると、ろう材の接合強度が向上する。
【００４１】
このようにエンドハットとろう材との接合強度を向上させることにより、コイル状フィラメント１などとの組立・接合工程において、ろう材の抜け落ちや剥がれなどの不具合が抑制される。そのため、マグネトロンのカソード部の製造を高い歩留りで効率的に実施することができる。
【００４２】
次に、本発明に係るマグネトロン用エンドハットの製造方法について説明する。本発明のマグネトロン用エンドハットは、その製造方法は特に限定されるものではないが、高い歩留りで効率的に製造する方法として次の方法が挙げられる。
【００４３】
本発明のマグネトロン用エンドハットの製造方法は、純度９９．９質量％以上のＭｏ粉と樹脂バインダーとを用いてエンドハット形状のＭｏ成形体をプレス成形するプレス工程と、このＭｏ成形体を酸化還元雰囲気中で焼成して第一の焼成体を得る第一焼成工程と、この第一の焼成体を還元雰囲気中で焼成して第二の焼成体を得る第二焼成工程とを具備することを特徴とするものである。
【００４４】
まず、純度が９９．９質量％以上であるＭｏ粉末を用意する。Ｍｏ粉末は平均粒径が１〜８μｍのものが好ましい。Ｍｏ粉末の不純物元素量は０．１質量％以下である。より好ましくは、不純物元素としてのＡｌ含有量が０．００５質量％以下であり、Ｃａ含有量が０．００３質量％以下であり、Ｃｒ含有量が０．００５質量％以下であり、Ｃｕ含有量が０．００２質量％以下であり、Ｆｅ含有量が０．０３質量％以下であり、Ｍｇ含有量が０．００２質量％以下であり、Ｍｎ含有量が０．００２質量％以下であり、Ｎｉ含有量が０．００８質量％以下であり、Ｐｂ含有量が０．００２質量％以下であり、Ｓｉ含有量が０．００５質量％以下であり、Ｓｎ含有量が０．００２質量％以下であり、炭素含有量が０．０１質量％以下である。このような不純物元素の含有量が少ないＭｏ粉末を用いることが好ましい。
【００４５】
次に、Ｍｏ粉末と樹脂バインダーとを混合して造粒する。樹脂バインダーとしては、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）など通常の樹脂バインダーが適用できる。
【００４６】
次に、得られたＭｏ造粒粉を金型に詰めてプレス成形することにより、エンドハット形状のＭｏ成形体を得るプレス工程を行う。このとき、プレス圧力は３〜１３ｔｏｎ／ｃｍ２（２９４〜１２７４ＭＰａ）の範囲が好ましい。プレス圧力が３ｔｏｎ／ｃｍ３未満では成形体の強度が不十分である一方、１３ｔｏｎ／ｃｍ２を超えて過大であると、成形体の密度が過度に高くなって、Ｒｕの拡散が起こり難くなる。好ましいプレス圧力は４〜１０ｔｏｎ／ｃｍ２の範囲である。
【００４７】
次に得られたＭｏ成形体を酸化還元雰囲気中で焼成して第一の焼成体を得る第一焼成工程を実施する。この第一焼成工程においては、最高到達温度を１０００〜１２００℃とし、最高到達温度での保持時間を１〜４時間とすることが好ましい。第一焼成工程は、後述の第二焼成工程を本焼結としたときの仮焼結（または本焼結前の中焼結）との位置づけとなる。
【００４８】
上記最高到達温度が１０００℃未満では、成形体の緻密化が不十分である一方、１２００℃を超えると過度に緻密化されてしまう。過度に緻密化されると、Ｍｏ−Ｒｕ系ろう材を接合工程において、Ｒｕの拡散が十分に進行しない。また、酸化還元雰囲気とはウエット水素ガスであることが好ましい。ウエット水素ガスとは、水蒸気を含有した水素ガスのことである。
【００４９】
第一焼成工程では、最終製品としてＭｏ焼結体（エンドハット）の緻密化を目的としたものではなく、酸化還元雰囲気中で焼成することにより、Ｍｏ焼結体表面の炭素を取り除くと共にＭｏ焼結体が必要以上に酸化されることを防止することを目的とした工程である。ウエット水素（水蒸気を含んだ水素ガス）を使用することにより、Ｍｏ焼結体表面から炭素を除去することができる。除去された炭素は二酸化炭素（ＣＯ２）や一酸化炭素（ＣＯ）となって除去される。これは、加熱により温められた水蒸気（Ｈ２Ｏ）は炭素（Ｃ）と反応し易くなり、一酸化炭素（ＣＯ）や二酸化炭素（ＣＯ２）としてＭｏ焼結体から除去され易い。
【００５０】
また、第一焼成工程においては、温度６００℃から最高到達温度までを３〜７時間かけて成形体を昇温することが好ましい。第一焼成工程は、昇温速度があまり早いと成形体中のバインダーの消失や緻密化に不均一な個所が出現し、密度が不均一な焼結体となるおそれがある。一方で７時間以上かけて昇温すれば不均一性は解消されるが、時間がかかり過ぎて製造効率が低下する。
【００５１】
また、第一焼成工程において、焼成中にＭｏ成形体が酸化されることを防止するために、ウエット水素含有雰囲気中で焼成することが好ましい。この場合、必要以上の酸化を防止する観点から、焼成炉内を窒素ガスで置換した後に、ウエット水素ガスの流量を０．２ｍ３／Ｈ（時間）以上、さらには０．２〜１７ｍ３／Ｈ（時間）に制御することが好ましい。ウエット水素ガスを気流として供給し、Ｍｏ成形体にフレッシュなウエット水素ガスが供給されるように調整することが好ましい。また、所定のガス流量があれば、除去された炭素成分（二酸化炭素、一酸化炭素）は気流と一緒に焼結炉外に排除することができる。
【００５２】
特に、焼成ボート（Ｍｏボート）上に複数個のＭｏ成形体を並べて１バッチ（１回分操作）で２００個以上の成形体を同時に焼成する場合は、ウエット水素ガス流量の調整は必要であり、その際、焼成炉内のウエット水素ガス流量が２ｍ３／Ｈ以上となる箇所が形成されるようにすることが好ましい。
【００５３】
図３は、１バッチで複数個のＭｏ成形体を焼成する際の成形体を焼成炉に入れる配置例を示す。図３において、符号２０はＭｏ成形体であり、２１は焼成用容器を示し、２２はＭｏ成形体２０を載置する焼成ボートを示し、２３は複数の焼成ボート２２間に間隔を与えるセパレータである。焼成ボート２２上には複数のＭｏ成形体２０が載置される。
【００５４】
このとき、各成形体１０間の隙間を水素ガスが通り易くするために、各成形体２０同士の隙間を１ｍｍ以上開けることが好ましい。複数個の成形体２０を載置した焼成ボート２２を、セパレータ２３を介して複数枚積層する。この積層体を焼成用容器２１内に配置する。
【００５５】
上記の焼成用容器ごと、焼成炉内に配置することにより、１バッチで２００個以上、さらには４００個以上、さらには２０００個以上の成形体を一度に焼成することができる。なお、焼成ボート、セパレータおよび焼成用容器は、耐熱金属であるＭｏで構成されていることが好ましい。また、焼成ボートは必要に応じ酸化物セラミックスのコーティングが施されているものを使用してもよい。
【００５６】
次に、第一の焼成体を水素含有雰囲気中で焼成して第二の焼成体を得る第二焼成工程を実施する。第二焼成工程は、いわゆる本焼結工程に相当する工程である。
【００５７】
第二焼成工程においては、第一の焼成体の最高到達温度を１６００〜１９００℃とし、その最高到達温度での保持時間を３０分〜５時間とすることが好ましい。最高到達温度が１６００℃未満では緻密化が十分に進行せず、第二の焼成体の密度が９．６ｇ／ｃｍ３未満になり易い。
【００５８】
一方、最高到達温度が１９００℃を超えると、ろう材の融点１９６０〜２０５０℃に近いことから、ろう材が必要以上に溶け出してしまうおそれがある。ろう材が必要以上に溶け出してしまうと、カソード部を形成するときにフィラメントやリードとの接合に不具合が生じる。好ましい最高到達温度は１６５０〜１８００℃の範囲である。
【００５９】
また、上記最高到達温度での保持時間が３０分未満では、Ｍｏ焼結体の緻密化が不十分であり、５時間を超えるとろう材からＭｏ焼結体へのＲｕが過度に拡散してしまうおそれがある。
【００６０】
また、第二焼成工程も第一焼成工程と同様に、Ｍｏ焼結体の酸化を防止するために水素含有雰囲気中で行う必要がある。このため、焼成炉内を先ず窒素ガスで置換した後、水素ガスを供給する方法を採用することが好ましい。また、フレッシュな水素ガスを供給することが好ましいため、水素ガス気流を第一焼成工程と同様の条件で調整することが好ましい。特に、１バッチで２００個以上、さらには４００個以上と多数個の焼結体を得るためは、ウエット水素ガスまたは水素ガスの流量の調整が必要である。
【００６１】
ここでＭｏ−Ｒｕろう材を配置する工程について説明する。Ｍｏ−Ｒｕろう材を配置する方法は、大きく分けて２つある。
【００６２】
第１番目の方法は、第一の焼成体にリング状Ｍｏ−Ｒｕ系ろう材を配置するろう材配置工程を行う方法である。この配置工程は、Ｍｏ−Ｒｕ系ろう材ペーストを所定の位置に塗布する方法、予めリング状に成形されたろう材を載置する方法、またはリング状に成形したろう材を熱処理したものを配置する方法などが挙げられる。配置工程を効率的に行うには、リング状に成形したＭｏ−Ｒｕ系ろう材を熱処理したリング状ろう材を用いることが好ましい。熱処理することによりリング状Ｍｏ−Ｒｕ系ろう材の強度が増加するため、リング状ろう材の取扱い性が向上する。つまり、第一の焼成体にリング状ろう材を配置する際に、リング状ろう材が壊れるという不具合が発生し難くなる。リング状ろう材の直径サイズは、エンドハットのろう材搭載部（ろう材との接合面８に相当）に合わせるものとし、厚さは０．３〜２．５ｍｍが好ましい。
【００６３】
第２番目の方法は、第二の焼成体に、Ｍｏ−Ｒｕろう材ペーストを塗布する方法、リング状ろう材を配置後にレーザ処理により固定する方法などが挙げられる。
【００６４】
第１番目の方法は、第一焼成工程と第二焼成工程との間にろう材を配置する工程を用いる方法であり、第２番目の方法は、第二焼成工程の後にろう材を配置する工程を用いる方法である。
【００６５】
以上の工程により本発明で規定する基本的なマグネトロン用エンドハットは製造できる。以下、歩留りをさらに上昇させることが可能な付加的な工程を説明する。
【００６６】
第二の焼結体では、Ｍｏの凸部（バリ）が部分的に形成されてしまうことがある。この場合には、第二の焼成体にバレル研磨加工を実施することにより、バリの発生がないバレル研磨体が得られるので好ましい。
【００６７】
なおバレル研磨条件は、任意であるが一例として次の方法が挙げられる。例えば、遠心バレル機を使う場合、ポット容量を１０〜１５リットルとし、Ｍｏ焼結体を１バッチで４０００〜１５０００個をポットに充填し、さらに研磨材と水とを入れた状態で、回転数６０〜１３０／分でポットを回転させながら、３〜１０分間程度にわたり、バレル研磨処理を実施することによりバリなどの欠陥が除去される。バレル研磨工程後には、バレル研磨体の乾燥工程を行う。
【００６８】
次に、バレル研磨体をプレス加工する工程を実施することが好ましい。プレス加工により、ろう材表面が波打った形状であった場合に、平面にすることができる。前述のバレル研磨加工はＭｏ焼結体（エンドハット）の外周面に形成されたバリの除去には効果的であるが、ろう材の表面にバリがあるような内面のバリ除去には十分効果が得られない。
【００６９】
また、研磨材が小さいとバレル研磨工程によってろう材にバリが発生することもある。また、ろう材のバリを取ってしまうと、ろう材の絶対量が不足することが予測され、後工程でのフィラメントなどのろう付け作業に悪影響がでるおそれがある。
【００７０】
そのため、バレル研磨体をプレス加工することにより、ろう材の形状を整える効果を付与することが有効である。
【００７１】
また、バレル研磨で取りきれなかったバリを取ることも可能である。このような形状を整えること（バリを取ること）をサイジングという。このサイジングを実施する際のプレス圧力は任意であるが、プレス圧力が６ｔｏｎ／ｃｍ２以下（５８８ＭＰａ以下）であることが好ましい。
【００７２】
また、プレス金型を温度４００〜７５０℃に加温してプレスすることも効果的である。特にろう材の形状を整えるには金型を温めておくことが効果的である。
【００７３】
また、プレス加工時に金型にプレス油（潤滑油）を塗布してプレスした場合には、金型とＭｏ焼結体（エンドハット）とが固着するのを効果的に抑制することができる。プレス油を使用した場合には、プレス加工された製品を脱脂する工程を実施することが好ましい。この脱脂工程では、プレス油が揮発する温度で加熱することが有効である。
【００７４】
また、脱脂された製品を熱処理する第三の焼成工程を行うことが好ましい。バレル研磨、サイジングやプレス油の脱脂を実施した場合には、エンドハットが酸化されてしまう可能性がある。そのため、水素雰囲気中で熱処理して表面の酸化物を除去する工程を行うことが好ましい。熱処理条件は、最高到達温度を６００〜９００℃とし、水素ガス気流中で実施することが好ましい。温度が６００℃未満では、酸化物除去効果を発現するまでに時間がかかる一方、温度が９００℃を超えると、それ以上の効果が得られず、却って製造コストの上昇の原因となる。
【００７５】
以上の製造方法であれば、マグネトロン用エンドハットを高い歩留りで効率よく良く製造することができる。また、例えば、図３のように焼成ボートを多段に重ねた状態で焼成操作を実施すると、１バッチ当り２００個以上のＭｏ成形体を同時に焼結することができる。本発明に係るマグネトロン用エンドハットの製造工程を用いることにより、１バッチ当り２００個以上の処理を行った場合においても、製造歩留りを８０％以上とすることができる。また、その後、バレル加工、プレス加工（サイジング）、脱脂、第三の焼成工程を実施することにより、製造歩留りを９９％以上に改善することができる。
【００７６】
［実施例］
次に本発明について、以下の実施例を参照して具体的に説明する。
【００７７】
（実施例１〜５）
平均粒径が３μｍであり、純度が９９．９％以上である高純度Ｍｏ粉末を用意した。この高純度Ｍｏ粉末の不純物元素量を調査した結果、不純物元素（不揮発成分）が０．０８質量％以下であった。各不純物元素成分は、Ａｌ含有量が０．００５質量％以下であり、Ｃａ含有量が０．００３質量％以下であり、Ｃｒ含有量が０．００５質量％以下であり、Ｃｕ含有量が０．００２質量％以下であり、Ｆｅ含有量が０．０３質量％以下であり、Ｍｇ含有量が０．００２質量％以下であり、Ｍｎ含有量が０．００２質量％以下であり、Ｎｉ含有量が０．００８質量％以下であり、Ｐｂ含有量が０．００２質量％以下であり、Ｓｉ含有量が０．００５質量％以下であり、Ｓｎ含有量が０．００２質量％以下であり、炭素含有量が０．０１質量％以下であった。
【００７８】
（工程Ａ：成形工程）
次に、Ｍｏ粉末を樹脂バインダ（ＰＶＡ）と混合して造粒して、成形型に充填してプレス成形した。プレス圧力（成形圧力）は、表１に示す通りとした。なお、成形体のサイズは、エンドハットの直径Ｌが７．５ｍｍ×厚さがＴ２．５ｍｍ、内径が３．３ｍｍであり、ろう材を載せる箇所の内径は３．９ｍｍとした。
【００７９】
【表１】
2012008580.tif 000003
【００８０】
（工程Ｂ：第一焼成工程）
図３に示すように、焼成ボート２２として、縦３２０ｍｍ×横２２０ｍｍ×厚さ１５ｍｍのＭｏボートを用意し、Ｍｏ成形体２０を５００個載置した（成形体同士の隙間は１ｍｍ以上あけた）。セパレータ２３を介し、焼成ボート２２を１０段重ねて焼成用容器２１に配置した（１バッチ５０００個）。これをプッシュ式の焼成炉に投入し、表２に示す焼成条件にて焼成した。投入にあたっては炉内を窒素ガスで置換した後、ウエット水素ガスを表２に示す所定量を供給した。
【００８１】
【表２】
2012008580.tif 000004
【００８２】
（工程Ｃ：第二焼成工程）
上記のように調製した第一の焼成体について、表３に示す焼成条件により、第二焼成工程を実施した。なお、第二焼成工程は第一焼成工程と同様の焼成ボートを積層して焼成用容器に配置した。焼成用容器ごとプッシュ式の第二の焼成炉に投入した。また、焼成にあたっては炉内を窒素ガスに置換してから後に、水素ガス流量を調製した。
【００８３】
【表３】
2012008580.tif 000005
【００８４】
上記表１〜表３に示す成形工程Ａ、第一焼成工程Ｂおよび第二焼成工程Ｃの各工程を下記のように組合せて実施例１〜５に係るマグネトロン用エンドハットの本体部を調製した。
【００８５】
・実施例１：Ａ１→Ｂ１→Ｃ１
・実施例２：Ａ１→Ｂ２→Ｃ２
・実施例３：Ａ２→Ｂ２→Ｃ２
・実施例４：Ａ２→Ｂ３→Ｃ３
・実施例５：Ａ３→Ｂ４→Ｃ４
また、比較例１として実施例５の工程Ｂ４をウエット水素ガスから水素ガスに変えた工程で処理して比較例１に係るマグネトロン用エンドハットを調製した。
【００８６】
こうして調製した実施例１〜５及び比較例１に係るマグネトロン用エンドハットについて、Ｍｏ焼結体（エンドハット）の密度、製造歩留りを測定した。また、表面領域（表面から深さ１００μｍまでの領域）および中心領域（側壁部の厚さＷの中心点（Ｗ／２）から±１００μｍの領域）における炭素含有量（ｗｔ．ｐｐｍ）を測定した。
【００８７】
上記密度はアルキメデス法により測定した。また、製造歩留りは１バッチ５０００個当りの良品の割合を測定した。また、炭素含有量は高周波燃焼−赤外線吸収法により測定した。その測定結果を下記表４に示す。
【表４】
2012008580.tif 000006
【００８８】
表４に示す結果から明らかな通り、各実施例に係るマグネトロン用エンドハットは密度が９．６ｇ／ｃｍ３以上であり、製造歩留りも９０％以上であった。また、各実施例に係るエンドハットは、表面領域における炭素量（炭素含有量）が中心領域よりも低かった。
【００８９】
次に、各実施例および比較例に係るＭｏ焼結体から成るエンドハットを使ってマグネトロンを製造し、その寿命を測定した。
【００９０】
すなわち、エンドハットの所定の位置にＭｏ−Ｒｕろう材ペースト（Ｍｏ：５７ｗｔ％、Ｒｕ：４３ｗｔ％、不純物炭素が０．０５ｗｔ％以下、Ｆｅが０．００９ｗｔ％以下、Ｎｉが０．００７ｗｔ％以下である）を塗布し、さらに図１に示すように、センターリード５、サイドリード６およびコイル状フィラメント１をろう付けして陰極構体を製造した。これを真空管に組み込みマグネトロンとした。このマグネトロンを使用して電子レンジを構成し、寿命を測定した。寿命の測定は、１５００Ｗ×５分を１セットとし、１０００セット後および１００００セット後のＭｏ焼結体（エンドハット表面）における浸食の有無を測定した。その結果を表５に示す。
【００９１】
【表５】
2012008580.tif 000007
【００９２】
表５に示す結果から明らかな通り、１０００セット後と短時間では不具合はなかったが、１００００セットと長時間となると比較例１のように表面領域に炭素量が多い陰極構体では浸食が確認された。侵食されると真空管内に炭素が拡散し、マグネトロンの機能を低下させてしまう。言い換えると、浸食のない各実施例に係るエンドハットを用いたマグネトロンは長期信頼性が高いことが確認できた。
【００９３】
（実施例６〜１０）
次に、さらに製造歩留りを高める方法として次の工程を組み込んだ実施例を説明する。
【００９４】
実施例２および実施例３に係るマグネトロン用エンドハットについて次の工程を実施した。
【００９５】
（工程Ｄ：ろう材配置工程）
ろう材配置工程として次の工程を行った。
【００９６】
工程Ｄ１：第一焼成工程（工程Ｂ）と第二焼成工程（工程Ｃ）の間に、予め焼結したＭｏ−Ｒｕろう材を配置する工程を入れた。
【００９７】
工程Ｄ２：工程Ｃの後に、予め焼結したＭｏ−Ｒｕろう材を配置後、レーザ照射により接合する工程を入れた。
【００９８】
（工程Ｅ：バレル研磨工程）
各マグネトロン用エンドハットを研磨材および水と混合して、下記表６に示す条件（１バッチ量、ポット回転数、研磨時間）でバレル研磨工程を実施した。
【００９９】
【表６】
2012008580.tif 000008
【０１００】
（工程Ｆ：サイジング）
工程Ｅを実施した各マグネトロン用エンドハットを下記表７に示すプレス圧力を掛けてろう材の型崩れを修正するサイジング工程を実施した。なお、プレス圧力を掛けるに際して金型には潤滑油を塗布した。
【０１０１】
【表７】
2012008580.tif 000009
【０１０２】
（工程Ｇ：脱脂）
工程Ｆを実施した各マグネトロン用エンドハットを脱脂して潤滑油を除去して脱脂工程を実施した。
【０１０３】
（工程Ｈ：第３焼成工程）
工程Ｇを実施した各マグネトロン用エンドハットを下記表８に示す条件で焼成し第３焼成工程を実施した。
【０１０４】
【表８】
2012008580.tif 000010
【０１０５】
そして、上記実施例２，３に対して、上記ろう材配置工程Ｄ，表６〜表８に示すバレル研磨工程Ｅ，サイジング工程Ｆ，脱脂工程Ｇ，第三焼成工程Ｈの各工程を下記のように組合せて実施例６〜１０に係るマグネトロン用エンドハットを調製した。
【０１０６】
実施例６：
実施例２→（工程Ｄ１）→工程Ｅ１→工程Ｆ１→工程Ｇ→工程Ｈ３
実施例７：
実施例２→（工程Ｄ１）→工程Ｅ２→工程Ｆ１→工程Ｇ→工程Ｈ１
実施例８：実施例２→工程Ｄ２→工程Ｅ３→工程Ｆ２→工程Ｇ→工程Ｈ２
実施例９：実施例３→工程Ｄ２→工程Ｅ２→工程Ｆ１→工程Ｇ→工程Ｈ１
実施例１０：
実施例３→工程Ｅ３→工程Ｇ→工程Ｈ２→ろう材ペースト塗布乾燥
実施例６〜１０に係るマグネトロン用エンドハットについて、その製造歩留りを実施例１と同様に測定した。その測定結果を下記表９に示す。
【０１０７】
【表９】
2012008580.tif 000011
【０１０８】
上記表９に示す結果から明らかな通り、バレル研磨工程Ｅ，サイジング工程Ｆ，脱脂工程Ｇ，第三焼成工程Ｈの各工程を実施した各実施例に係るマグネトロン用エンドハットによれば、従来はバリやろう材の型崩れなどにより外観不良となっていたマグネトロン用エンドハットを良品にすることが可能となった。
【０１０９】
また、本実施例にかかる方法によれば、ろう材配置工程Ｄとして、様々な方法を適用した場合においても製造歩留りを大幅に改善できることが判明した。なお、各実施例に係るエンドハットの表面領域の炭素量を測定した結果、いずれも実施例２および実施例３の状態からの変化は無かった。このため、実施例６〜１０に係るエンドハットも長期信頼性が高いことが確認できた。
【産業上の利用可能性】
【０１１０】
本発明に係るマグネトロン用エンドハットによれば、Ｍｏエンドハットの表面領域における残存炭素が少ないのでマグネトロンとして使用したときにスパッタされることが少ないので、マグネトロンの長寿命化が図られ、長期信頼性を得ることができる。また、本発明に係るエンドハットの製造方法によれば、本発明のエンドハットを歩留り良く効率的に製造することができる。
【符号の説明】
【０１１１】
１…コイル状フィラメント
５…センターリード
６…サイドリード
７…センターリード取付穴部
８…エンドハットとろう材の接合底面部
９…エンドハットとろう材の接合側面部
１０…厚さ方向の中心点
１１…表面領域
１２…中心領域
２０…Ｍｏ成形体
２１…焼成用容器
２２…焼成ボート
２３…セパレータ
Ｓ…表面
【図１】
2012008580.tif 000012
【図２】
2012008580.tif 000013
【図３】
2012008580.tif 000014
【国際調査報告】
2012008580.tif 000015
2012008580.tif 000016
2012008580.tif 000017
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